Способ измерения межфазного натяжения жидкостей Советский патент 1983 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к техничес кой физике, в частности к способам измерения межфазного натяжения жидкостей на границе с да угими жидкое -тями, и может быть использовано в качестве лабораторного метода измерения поверхностной активности поверхностно-активных веществ в колло4 идной химии, в физической химии высокомолекулярных, соединейий, в биологической физике, геохимии и Др.

Известен способ измерения межфазного натяжения жидкостей по и ерению веса капель одной жидкости, вытекг1ющей из трубки в другую жидкость, и расчета величины межфазного натяжения как отношения измеренного веса капли к периметру кончика трубки Qi.

Недостатком данного способа является низкая точность измерения межфазного натяжения и невозможность Измерения веса капли в случае близкого значения плотностей жидкостей.

Известен также способ измерения межфазного- натяжения по измерению силы, которой необходимо нагрузить пластинку, чтобы она находилась в равновесии на границе раздела двух жидкостей. Величина межфазного натяжения вычисляется как отношение сйЖГ к периметру смачивания пластинки мейфазной границей-раздела /2j. ;

Недостатком этого способа является обязательное условие смачивания одной из жидкостей поверхности пластинки, а также невоспроизводимость рюзультатов измерения из-за адсорб- ции молекул поверхностно-активного

10 вещества на поверхности пластинки, что изменяет краевой угол смачивания пластинки жидкостями и влияет на величину измеряемой силы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ измерения межфаз.ного натяжения, заключакидайся в. формировании в жидкой среде на конце капилляра капли исследуемой жидкости и измерении капиллярного

20 давления и радиуса капли, причем капиллярное давление определяется по максимальной разности давлений в ис-1 следуемой жидкости и среде в процессе выдувания капли C3j.

25

Недостатком известного способа является низкая точность измерений, проявляющаяся в зависимости результатов измерения от скорости выдувания капли и обусловленная изменением

30 свойств границы раздела при увеличеiiHH площади поверхности капли в процессе ее образования. Цель изобретения - повышение точ ности определения межфазного натяжения жидкостей путем обеспечения постоянства площади поверхности капли. Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения межфа ного натяжения жидкостей, заключающемуся в формировании на конце капи ляра капли исследуемой жидкости и измерении капиллярного давления и радиуса капли, формируют идентичную каплю на конце второго капилляра, соосного с первым, сближают капилляры до соприкосновения капель, осуществляют сжатие капель, измеряют длощадь контакта капель и силу сжатия и по измеренным значениям силы сжатия и площади контакта определяют к 1пиллярное давление в капле. На чертеже схематически изображено устройство для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит подвижный капилляр 1,заполненный исследуемой жи костью 2 и жестко связанный с подвиж ным элементом 3 динамометра магнитоэлектрической системы 4, включенного в цепь регулируемого источника 5 тока. Неподвижный капилляр 6, содержавдий исследуемую жидкость 2, имеет смотровое окно 7, через которое область контакта 8 двух капель в жидко среде 9 наблюдается в микроскоп 10 в отраженном свете источника 11. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Производят формирование капель исследуемой жидкости 2 заданного радиуса в среде 9 на концах предварительно разведенных капилляров 1 и 6, приводят в соприкосновение капли путем перемещения капилляра б в направ лении капилляра 1, фиксируют момент соприкосновения капель по появлению устойчивогоt черного пятна в центре колец Ньютона в области контакта 8, наблюдаемого через смотровое окно 7, в отраженном свете источника 11 в микроскоп 10, осуществляют взаимный поджим капель с заданной силой f. путем пропускания тока заданной частоты через динамометр) 4, измеряют площадь S контакта 1 апель путем изме рения диаметра первого светлого коль ца по периметру круглой контактной площадки в микроскоп или по видеозаписи -для более точного определения величины площади контакта, вычеисляют каттиллярное давление f по формуле РК и/5, определяют межфазное натя жение по формуле 0 , где R радиус капель. В предлагаемом способе растяже1 ие межфазной пленки при измерении капиллярного давленияпренебрежимо мало, поскольку диаметр контактной Ьлощадии, по крайней мере, на порядок меньше по сравнению с -радиусом капли (например, при радиусе капли R 5 10м радиус контактной площадки составляет ЗКГм). Благодаря этому в предлагаемом способе исключается неопределенность результатов измерения межфазного натяжения, присущая известному способу, основанному на растяжении межфазного слоя, а кроме того, появляется возможность проводить измерения межфазного натяжения во времени располагая одним образцом, что невозможно реализовать ни одним из известных способов. Формула изобретения Способ измерения межфазного натяжения жидкостей, заключающийся в формировании на конце капилляра капли иссл1едуемой жидкости и измерении капиллярного давления и радиуса капли, отличающийся тем, что, с целью повышения точности опред лёния межфазного натяжения жидкостей путем обеспечения постоянства плсадади поверхности капли, формируют идентичную каплю на конце второго капилляра, соосного с первым, сближают капилляры до соприкосновения капель, осуществляют сжатие капель, измеряют площадь контакта капель и силу сжатия и по значениям силы сжатия и площади контакта определяют капиллярное давление в капле. источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1.Harklns W. D,, Brbwn F. Е., Am Chem. Soc. Wash, J., t 1 , ЭЭ-52, 1919, The determination of surface tension (frue surface energy) and the wight of balling drops; the surbace tension of water and benzene by the capillary height method, 2.Lankveld J, M, G,, Heded, Landbomohogeschool, Wagen i ngen,,Ned., 70-21, 1970, p. 36, Adsorpt ion of polyvinylalcohol on parabbinwater interbaces and the properties of parabbJn-1n-water emulsions stabilised by polyvinyI a 1cohoI, 3.Авторское свидетельство СССР №232597, кл. G 01 N 13/02, 1969 (про тотип).